資源簡介

《被動(dòng)運(yùn)輸》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容為人教版生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第4章“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”的第1節(jié)“被動(dòng)運(yùn)輸”。
教材首先用一個(gè)物理滲透裝置演示水分子通過半透膜的滲透現(xiàn)象，通過分析這個(gè)裝置中水分滲透擴(kuò)散的原理，為后續(xù)學(xué)習(xí)水進(jìn)出細(xì)胞原理奠定基礎(chǔ)。再分別用動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞舉例歸納出滲透作用的原理，通過分析探討水進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的實(shí)例，理解什么是滲透作用，發(fā)生滲透作用需要具備什么條件。并對植物細(xì)胞的吸水和失水進(jìn)行單獨(dú)分析，為后面探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)利用這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)探究的一般方法。在得出被動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍钪螅滩挠謱Ρ粍?dòng)運(yùn)輸?shù)膬煞N形式——自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)行舉例說明，并結(jié)合模式圖分析了它們的異同點(diǎn)。
二、學(xué)情分析
在初中階段的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已對植物細(xì)胞的吸水和失水有了感性的認(rèn)識(shí)：知道當(dāng)細(xì)胞液溶質(zhì)濃度小于細(xì)胞外液溶質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)失水；當(dāng)細(xì)胞液溶質(zhì)濃度大于細(xì)胞外液溶質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)吸水；知道一次施肥過多會(huì)導(dǎo)致植物燒苗；知道可以利用食鹽進(jìn)行食品腌制等。在物理的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對物質(zhì)分子的擴(kuò)散現(xiàn)象也有基本的認(rèn)知。
這些已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)可以作為創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的理想素材，幫助學(xué)生更好的理解物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)木唧w機(jī)制。
三、教學(xué)目標(biāo)
1. 通過不同物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式，闡明細(xì)胞膜具有選擇透過性及被動(dòng)運(yùn)輸?shù)脑砗吞攸c(diǎn)。
2. 通過探究植物細(xì)胞的吸水和失水，掌握科學(xué)探究的一般方法和相關(guān)能力，進(jìn)一步鍛煉科學(xué)思維。
3. 通過對蔬菜腌制、合理施肥等實(shí)際問題的分析和解決，滲透學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)際意義，引導(dǎo)學(xué)生分析和解決現(xiàn)實(shí)生活中的有關(guān)問題。
四、教學(xué)重點(diǎn)
1. 被動(dòng)運(yùn)輸?shù)脑砗吞攸c(diǎn)。
2. 探究植物細(xì)胞的吸水和失水。
五、教學(xué)難點(diǎn)
1. 探究植物細(xì)胞的吸水和失水。
2. 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和作用。
六、教學(xué)流程
（一）問題探討——分析滲透裝置中水分滲透擴(kuò)散的原理
1. 認(rèn)識(shí)滲透作用
介紹滲透裝置和半透膜的特點(diǎn)，播放滲透裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象動(dòng)圖，提問：漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？播放色素?cái)U(kuò)散現(xiàn)象動(dòng)圖，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系物理中學(xué)習(xí)到的擴(kuò)散作用。闡述擴(kuò)散作用的概念，分析其發(fā)生條件。基于對擴(kuò)散作用的認(rèn)識(shí)，得出漏斗管內(nèi)的液面升高的原因是燒杯中的水分子通過半透膜向漏斗內(nèi)擴(kuò)散導(dǎo)致的。
提問引發(fā)學(xué)生迷思：漏斗管內(nèi)的水分子會(huì)不會(huì)向燒杯中移動(dòng)呢？從而得出半透膜兩側(cè)的水分子都能夠通過擴(kuò)散作用自由進(jìn)出，但由于蔗糖溶液中水的相對含量（單位體積中的水分子數(shù)）比燒杯中的水的相對含量低。因此，燒杯中的水?dāng)U散到漏斗中的速度比漏斗中的水?dāng)U散到燒杯中的速度相對更快些，導(dǎo)致漏斗中水量增加液面上升。并初步理解滲透作用是指水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。
提問引發(fā)學(xué)生迷思：如果漏斗管足夠長管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？為什么？引導(dǎo)學(xué)生思考和分析，并得出液面不會(huì)無限升高，如果漏斗管足夠長，當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力將加快漏斗中水分向外擴(kuò)散的速度，最終達(dá)到平衡，液面將不再上升。
2. 分析滲透作用發(fā)生的條件
提問：如果用一層紗布代替玻璃紙，還會(huì)出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？引導(dǎo)學(xué)生分析紗布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物質(zhì)都能夠自由通過，包括水分子和蔗糖分子都能通過，所以不會(huì)出現(xiàn)原來的現(xiàn)象。并由此得出滲透作用發(fā)生的第一個(gè)條件是需要具有半透膜。
提問：如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)怎樣？引導(dǎo)學(xué)生分析半透膜兩側(cè)溶液濃度相同，對水的吸引力相同，所以水分子進(jìn)出半透膜的相對數(shù)量相同，所以漏斗管中的液面將保持不變。并由此的粗滲透作用發(fā)生的第二個(gè)條件是需要半透膜兩側(cè)存在濃度差。
3. 歸納滲透作用的概念
提問：滲透作用的對象是什么？本質(zhì)是什么？水等溶劑分子移動(dòng)方向如何？發(fā)生條件是什么？由此歸納得出滲透作用的概念是水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜從水的相對含量高（溶液濃度低）的一側(cè)向相對含量低（溶液濃度高）的一側(cè)擴(kuò)散。
思考：半透膜兩側(cè)分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液，若蔗糖和葡萄糖均不能通過半透膜，請問水分子的移動(dòng)方向是怎樣的？回憶糖類的結(jié)構(gòu)，明確葡萄糖是單糖、蔗糖是二糖，即蔗糖的相對分子質(zhì)量大于葡萄糖，雖然兩者質(zhì)量濃度相同，但是蔗糖溶液的物質(zhì)的量濃度低于葡萄糖溶液，蔗糖溶液中水分子的相對含量相對更高，所以從蔗糖溶液移動(dòng)到葡萄糖溶液的水分子數(shù)量遠(yuǎn)多于從葡萄糖移動(dòng)到蔗糖的水分子數(shù)量，從宏觀上來說，水分子的移動(dòng)方向是從蔗糖溶液移動(dòng)到葡萄糖溶液。基于這一例子的分析，明確濃度差是指物質(zhì)的量濃度，而非質(zhì)量濃度。
（二）水分進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞
1. 水進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的現(xiàn)象
展示外界溶液濃度與細(xì)胞質(zhì)濃度不同大小關(guān)系下的哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的形態(tài)圖，描述并思考：不同條件下，哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的形態(tài)是怎樣的？為什么會(huì)出現(xiàn)不同的形態(tài)？水分子的移動(dòng)方向是怎樣的？
當(dāng)外界溶液濃度低于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)吸水膨脹甚至漲破；當(dāng)外界溶液濃度高于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)失水皺縮；當(dāng)外界溶液濃度等于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，水分進(jìn)出動(dòng)態(tài)平衡，即單位時(shí)間進(jìn)出細(xì)胞的水分子數(shù)相等，細(xì)胞形態(tài)不變。
2. 分析水進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的原理
提問：紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物能夠透過細(xì)胞膜嗎？這些有機(jī)物相當(dāng)于滲透裝置中的什么物質(zhì)？紅細(xì)胞中的什么結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一層半透膜？紅細(xì)胞吸水或失水取決于什么條件？學(xué)生思考后能得出：紅細(xì)胞中的血紅蛋白是大分子有機(jī)物，不能透過細(xì)胞膜。它相當(dāng)于滲透裝置中的蔗糖分子。紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜。細(xì)胞吸水或失水取決于紅細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差；一般情況下，濃度差越大，紅細(xì)胞吸水或失水越多。
由此歸納出動(dòng)物細(xì)胞與外界溶液構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)，水分子通過滲透作用進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞，其中細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜，細(xì)胞吸水或失水取決于細(xì)胞質(zhì)與外界溶液的濃度差。
進(jìn)一步提問：當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會(huì)由于吸水而漲破嗎？引導(dǎo)學(xué)生思考分析后得出：紅細(xì)胞不一定吸水漲破，因?yàn)榧t細(xì)胞吸水膨脹后，細(xì)胞內(nèi)液濃度也會(huì)下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細(xì)胞內(nèi)液濃度下降后與外界溶液的濃度達(dá)到平衡，此時(shí)紅細(xì)胞將不再吸水。
3. 水進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的應(yīng)用拓展
提問：臨床上輸液為什么要用生理鹽水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液）？學(xué)生結(jié)合當(dāng)外界溶液濃度等于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，水分進(jìn)出動(dòng)態(tài)平衡，細(xì)胞形態(tài)不變，可得出：因?yàn)樯睇}水的濃度與血漿的濃度基本一致，血細(xì)胞不會(huì)因?yàn)檫^度吸水或失水而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。
提問：連續(xù)咳帶鹽的瓜子時(shí)，為什么口腔和唇的黏膜會(huì)有干澀的感覺？學(xué)生分析可得出：因?yàn)榭谇缓痛降酿つぜ?xì)胞的細(xì)胞質(zhì)濃度大于外界溶液濃度，細(xì)胞失水。
（三）水分進(jìn)出植物細(xì)胞
1. 創(chuàng)設(shè)生活生產(chǎn)情境
展示圖片并介紹：菜農(nóng)在賣菜時(shí)會(huì)在青菜上灑水使其保持堅(jiān)挺；用蜂蜜腌制番茄時(shí)，番茄會(huì)滲出水分；農(nóng)作物施肥過多時(shí)會(huì)造成燒苗。思考：為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢？水分又是如何進(jìn)出植物細(xì)胞的呢？水分進(jìn)出植物細(xì)胞也是通過滲透作用嗎？
2. 初步分析水分進(jìn)出植物細(xì)胞的原理
展示成熟的高等植物細(xì)胞模式圖，提問：水分進(jìn)出細(xì)胞是指水進(jìn)出細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)呢？基于對水分進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的學(xué)習(xí)，學(xué)生很容易就誤以為是進(jìn)出細(xì)胞質(zhì)，此時(shí)提醒學(xué)生在成熟高等植物細(xì)胞中主要的液體環(huán)境是哪里？從而引導(dǎo)學(xué)生理解液泡內(nèi)的液體——細(xì)胞液是成熟植物細(xì)胞內(nèi)主要的液體環(huán)境，所以水進(jìn)出細(xì)胞主要指水進(jìn)出液泡。
提問：假設(shè)水分通過滲透作用進(jìn)出植物細(xì)胞，那么植物細(xì)胞中的什么結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜呢？引導(dǎo)學(xué)生分析：植物細(xì)胞最外層是細(xì)胞壁，其伸縮性比較小，作用是保護(hù)和支持細(xì)胞；但是對于水分子來說，細(xì)胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通過細(xì)胞壁，所以細(xì)胞壁不是半透膜。基于對水分進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的學(xué)習(xí)，學(xué)生很容易就誤以為是細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜，此時(shí)提問：滲透作用發(fā)生的條件之一是半透膜兩側(cè)溶液存在濃度差，那對于植物細(xì)胞而言，兩側(cè)溶液是指什么？那半透膜又是什么呢？學(xué)生簡單思考就可知道兩側(cè)溶液是指外界溶液和細(xì)胞液，從而得出半透膜是指外界溶液和細(xì)胞液之間的細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和液泡膜，在此基礎(chǔ)上得出原生質(zhì)層的概念是細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)，且伸縮性比較大。
3. 探究植物細(xì)胞的吸水和失水
（1）提出問題
水分是通過滲透作用進(jìn)出植物細(xì)胞嗎？原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？細(xì)胞壁伸縮性比較小，原生質(zhì)層的伸縮性比較大，那植物細(xì)胞吸水和失水時(shí)，其形態(tài)會(huì)發(fā)生怎樣的改變呢？
（2）作出假設(shè)
水分通過滲透作用進(jìn)出植物細(xì)胞；原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。
（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)材料如植物細(xì)胞和外界溶液應(yīng)該如何選擇？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有哪些觀察要點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)步驟如何？
提問：選用的植物細(xì)胞應(yīng)滿足哪些要求？具有發(fā)生滲透作用條件的細(xì)胞有哪些？容易觀察形態(tài)變化的細(xì)胞有哪些？引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：成熟的植物活細(xì)胞因?yàn)榫哂兄醒氪笠号莺驮|(zhì)層，所以具備發(fā)生滲透作用的條件；而未成熟的植物細(xì)胞（如根尖分生區(qū)細(xì)胞）和死細(xì)胞則不具有發(fā)生滲透作用的條件。此外，由于需要觀察原生質(zhì)層或液泡的形態(tài)變化，所以細(xì)胞液具有顏色的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞，以及具有較多葉綠體從而使細(xì)胞質(zhì)具有顏色的葉肉細(xì)胞容易觀察到細(xì)胞的形態(tài)變化。
提問：選用的外界溶液應(yīng)滿足哪些要求？如何使細(xì)胞外溶液的濃度提高或降低？鹽酸、酒精、醋酸等溶液是否適用？引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：外界溶液應(yīng)選擇高于細(xì)胞液濃度的溶液以及低于細(xì)胞液濃度的溶液如清水，高于細(xì)胞液濃度的溶液應(yīng)既能使細(xì)胞發(fā)生明顯失水，同時(shí)又不會(huì)使細(xì)胞因失水而過快死亡。鹽酸、酒精、醋酸等溶液不適用，因?yàn)檫@些溶液對細(xì)胞有害，會(huì)破壞細(xì)胞的活性。
提問：植物細(xì)胞吸水和失水的觀察要點(diǎn)有哪些？假如植物細(xì)胞發(fā)生了吸水和失水，植物細(xì)胞形態(tài)會(huì)發(fā)生怎樣的改變？引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：應(yīng)該觀察紫色中央液泡體積、紫色中央液泡顏色、原生質(zhì)層的位置和細(xì)胞大小四個(gè)指標(biāo)。
播放動(dòng)畫并介紹實(shí)驗(yàn)步驟。第一步是制作裝片：選取新鮮洋蔥鱗片葉，用刀片在外表皮上畫一方框，用鑷子撕下表皮，在潔凈的載玻片上滴一滴清水，將撕下的表皮放在水滴中展平，蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片。第二步是低倍鏡觀察，用低倍顯微鏡觀察洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞中紫色的中央大液泡的體積、顏色，原生質(zhì)層的位置以及細(xì)胞體積，以觀察細(xì)胞的自然狀態(tài)。第三步是滴加蔗糖溶液，從蓋玻片的一側(cè)滴入蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙引流，這樣重復(fù)幾次，將洋蔥鱗片葉表皮浸潤在蔗糖溶液中。第四步用低倍顯微鏡觀察，觀察要點(diǎn)同第二步，以觀察細(xì)胞的失水狀態(tài)。第五步是滴加清水，操作方法同第三步，將洋蔥鱗片葉表皮浸潤在清水中。第六步用低倍顯微鏡觀察，觀察要點(diǎn)同第二步，以觀察細(xì)胞的吸水狀態(tài)。
（4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
播放探究植物細(xì)胞的吸水和失水的實(shí)驗(yàn)視頻，有條件的讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作并觀察。
（5）分析結(jié)果
展示未滴加蔗糖溶液之前、滴加蔗糖溶液之后以及滴加清水之后的紫色洋蔥鱗片葉顯微鏡觀察圖，引導(dǎo)學(xué)生比較觀察并從中央液泡的體積和顏色、原生質(zhì)層的位置和細(xì)胞體積四個(gè)方面描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
在滴加蔗糖溶液之后，中央液泡體積逐漸變小、顏色逐漸變深，原生質(zhì)層逐漸脫離細(xì)胞壁，但細(xì)胞體積基本不變；而滴加清水之后，中央液泡體積逐漸變大并恢復(fù)原來大小，顏色逐漸變淺，原生質(zhì)層逐漸貼近細(xì)胞壁并恢復(fù)原來位置，但細(xì)胞體積仍然基本不變。
與初始狀態(tài)相比，滴加蔗糖溶液之后發(fā)生的現(xiàn)象稱為質(zhì)壁分離。提問：質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”和“壁”分別指什么？為什么會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離這一現(xiàn)象？請從外因和內(nèi)因兩個(gè)方面分析。從宏觀上來看，植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后植物形態(tài)將是怎樣？引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”指原生質(zhì)層，“壁”指細(xì)胞壁。發(fā)生質(zhì)壁分離的外因是外界溶液濃度大于細(xì)胞，液濃度細(xì)胞失水，而內(nèi)因是原生質(zhì)層伸縮性大于細(xì)胞壁，所以在細(xì)胞失水時(shí)，原生質(zhì)層會(huì)與細(xì)胞壁發(fā)生分離。從宏觀上來看，植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離之后，植物將表現(xiàn)為萎蔫。
與滴加蔗糖溶液之后的狀態(tài)相比，滴加清水之后，分離的原生質(zhì)層與細(xì)胞壁逐漸貼合，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)壁分離復(fù)原。為什么會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原這一現(xiàn)象呢？從宏觀上看，植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原后植物形態(tài)將是怎樣？引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：質(zhì)壁分離復(fù)原的原因是外外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，從而使原生質(zhì)層總體積增大并與細(xì)胞壁逐漸貼合。從宏觀上來看，植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原之后，植物將表現(xiàn)為堅(jiān)挺。
（6）得出結(jié)論
基于上述分析，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：成熟的植物細(xì)胞與外界溶液共同構(gòu)成滲透系統(tǒng)，植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。植物細(xì)胞是通過滲透作用吸水和失水的，當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。
提問：質(zhì)壁分離狀態(tài)時(shí)，植物細(xì)胞的原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間存在什么物質(zhì)？引導(dǎo)學(xué)生分析：由于植物細(xì)胞壁具有全透性，所以外界溶液可以通過細(xì)胞壁，同時(shí)細(xì)胞失水會(huì)使細(xì)胞液中的水分通過原生質(zhì)層滲透出來，所以質(zhì)壁分離后原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間的是稀釋的外界溶液。
提問：發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞一定可以復(fù)原嗎？學(xué)生思考并得出：不一定可以復(fù)原，如濃度差過大導(dǎo)致細(xì)胞失水過多或質(zhì)壁分離時(shí)間過長等，會(huì)使細(xì)胞死亡而質(zhì)壁分離不能復(fù)原。提問：植物細(xì)胞是否會(huì)因吸水而漲破？學(xué)生思考并得出：植物不會(huì)吸水漲破，因?yàn)榧?xì)胞壁具有支持和保護(hù)作用。
（7）進(jìn)一步探究
呈現(xiàn)課后習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生思考植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的其他應(yīng)用：
1. 基于對植物細(xì)胞質(zhì)壁分離原理的理解判斷，下列各項(xiàng)無法通過質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)證明的是（ ）
A. 成熟植物細(xì)胞的死活
B. 原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大
C. 成熟的植物細(xì)胞能進(jìn)行滲透吸水
D. 水分子可以通過通道蛋白進(jìn)入細(xì)胞
結(jié)合所學(xué)知識(shí)，學(xué)生較易分析得出：只有活的成熟植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離，A正確；質(zhì)壁分離的內(nèi)因是原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大，B正確；液泡體積增大說明植物細(xì)胞吸水，C正確；質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)無法證明水分子可以通過通道蛋白進(jìn)入細(xì)胞，D錯(cuò)誤。
2. 細(xì)胞液中物質(zhì)的濃度對于維持細(xì)胞的生命活動(dòng)非常重要。先提供紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測定該細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度相當(dāng)于多少質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蔗糖溶液。寫出你的實(shí)驗(yàn)思路，并分析其中的原理。
引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：配制一系列濃度梯度的蔗糖溶液，將紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當(dāng)時(shí)間后用顯微鏡觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離的情況。記錄剛好發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞所用的蔗糖溶液濃度，據(jù)此推算出細(xì)胞液濃度應(yīng)介乎與這兩個(gè)濃度之間。
4. 水分進(jìn)出植物細(xì)胞的生活應(yīng)用
結(jié)合水分進(jìn)出植物細(xì)胞的原理，思考：在青菜上灑水，為什么可使其堅(jiān)挺？用蜂蜜腌制番茄時(shí)，為什么番茄會(huì)滲出水分？農(nóng)作物施肥過多時(shí)，為什么會(huì)造成燒苗？
學(xué)生分析可得出：①在青菜上灑水，外界溶液濃度低于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞吸水，宏觀表現(xiàn)為植物堅(jiān)挺；②用蜂蜜腌制番茄時(shí)，外界溶液濃度高于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，所以番茄會(huì)滲出水分；③農(nóng)作物施肥過多時(shí)，外界土壤溶液濃度高于根毛細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，導(dǎo)致農(nóng)作物燒苗。
（四）水進(jìn)出細(xì)胞的原理
展示動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞在不同條件下的水分子進(jìn)出細(xì)胞的情況和細(xì)胞形態(tài)，歸納水進(jìn)出細(xì)胞的原理是滲透作用，并總結(jié)動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞分別對應(yīng)滲透系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)。
（五）被動(dòng)運(yùn)輸
1. 自由擴(kuò)散（簡單擴(kuò)散）
展示自由擴(kuò)散模式圖，介紹水分子可以很容易自由地通過細(xì)胞膜的磷脂雙分子層。這種物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式成為自由擴(kuò)散或簡單擴(kuò)散。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自由擴(kuò)散模式圖分析自由擴(kuò)散的特點(diǎn)，并歸納得出為順濃度梯度運(yùn)輸，由此引出物質(zhì)在進(jìn)行擴(kuò)散作用時(shí)順濃度梯度運(yùn)輸，此時(shí)的濃度差為物質(zhì)運(yùn)輸提供了勢能，所以不需要消耗細(xì)胞釋放的能量，由此得出第二個(gè)特點(diǎn)。
闡述除了水以外，氧、二氧化碳、尿素等小分子物質(zhì)也很容易自由地通過細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，故其跨膜運(yùn)輸方式也屬于自由擴(kuò)散。此外，甘油、乙醇和苯等也是通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)模瑸槭裁此鼈兡芤赃@種方式進(jìn)出細(xì)胞呢？結(jié)合細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生分析細(xì)胞膜的骨架是磷脂雙分子層，而甘油、乙醇和苯等都是脂溶性小分子有機(jī)物，與磷脂分子有較強(qiáng)的親和力，容易通過磷脂雙分子層進(jìn)出細(xì)胞。
2. 協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散）
展示協(xié)助擴(kuò)散模式圖，介紹水分子除了可以通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞外，還有如果的方式，讓學(xué)生分析其不同點(diǎn)，從而得出協(xié)助擴(kuò)散的概念和特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)，水分子進(jìn)出細(xì)胞的方式既有自由擴(kuò)散，又有協(xié)助擴(kuò)散，但以協(xié)助擴(kuò)散為主。再補(bǔ)充協(xié)助擴(kuò)散的其他實(shí)例和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的類型。
展示協(xié)助擴(kuò)散的兩種載體蛋白模式圖，讓學(xué)生結(jié)合課本介紹，比較分析通道蛋白和載體蛋白的不同點(diǎn)。并強(qiáng)調(diào)物質(zhì)通過通道蛋白時(shí)不需與其結(jié)合，通道蛋白的自身構(gòu)象也不會(huì)改變；而物質(zhì)通過載體蛋白質(zhì)時(shí)需要與其結(jié)合，并使其自身構(gòu)象發(fā)生改變。
3. 人類對水通道蛋白的探索歷程
展示水通道蛋白的結(jié)構(gòu)模式圖，讓學(xué)生閱讀課本，并簡要?dú)w納人類對水通道蛋白的探索歷程：首先是在動(dòng)物腎臟內(nèi)發(fā)現(xiàn)水分子的跨膜運(yùn)輸遠(yuǎn)大于自由擴(kuò)散的速率，此外氫的同位素標(biāo)記的水分子通過細(xì)胞膜時(shí)的速率高于通過人工膜，由此推測出細(xì)胞中存在特殊的輸送水分子的通道。阿格雷通過實(shí)驗(yàn)分離出了構(gòu)成水通道蛋白的蛋白質(zhì)，由此證實(shí)了水通道蛋白的存在，此外還在多種生物的多種細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了多種水通道蛋白，而且腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用都與水通道蛋白有關(guān)。
4. 自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的比較
展示自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散模式圖，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方向和是否需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量兩個(gè)方面，分析自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的相同點(diǎn)，由此歸納出被動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍睿何镔|(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式。
引導(dǎo)學(xué)生分析自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的不同點(diǎn)，得出自由擴(kuò)散不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，而協(xié)助擴(kuò)散需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。展示兩種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的膜內(nèi)外物質(zhì)濃度差與運(yùn)輸速率的關(guān)系圖，讓學(xué)生分析哪條線指代哪種跨膜運(yùn)輸方式，并說明原因。引導(dǎo)學(xué)生分析得出：由于自由擴(kuò)散不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，所以只會(huì)受到膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的影響，所以甲線表示自由擴(kuò)散；而協(xié)助擴(kuò)散除了會(huì)受膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度影響外，還受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量影響，所以乙線表示協(xié)助擴(kuò)散。進(jìn)一步提問：轉(zhuǎn)折點(diǎn)（A點(diǎn)）后限制運(yùn)輸速率的因素是什么？學(xué)生較容易分析得出是轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量。
5. 探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
提問：溫度變化會(huì)影響水分通過半透膜的擴(kuò)散速率嗎？請你提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)檢驗(yàn)該假設(shè)的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生很容易就可以提出假設(shè)：溫度變化會(huì)影響水分通過半透膜的擴(kuò)散速率。提示：那應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案呢？就應(yīng)該分析變量，使無關(guān)變量保持一致，讓自變量改變，觀察其對因變量的影響。引導(dǎo)學(xué)生分析得出：溫度是自變量，可以設(shè)置不同溫度；因變量是水分通過半透膜的擴(kuò)散速率，應(yīng)該觀察其變化；其他因素如漏斗內(nèi)蔗糖溶液的量和濃度為無關(guān)變量，應(yīng)保持一致。進(jìn)一步提示：如何觀察水分通過半透膜的擴(kuò)散速率？引導(dǎo)學(xué)生分析得出：可用滲透裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將單位時(shí)間內(nèi)外界溶液濃度的變化或漏斗管液面上升的速率作為觀察要點(diǎn)。最后讓學(xué)生整合要點(diǎn)并嘗試描述實(shí)驗(yàn)方案：將滲透裝置置于不同溫度的環(huán)境中，漏斗內(nèi)蔗糖溶液的量和濃度等其他條件相同，觀察漏斗管液面上升速率的快慢，分析溫度對水分子擴(kuò)散速率的影響。
6. 被動(dòng)運(yùn)輸與植物細(xì)胞吸水和失水實(shí)驗(yàn)的綜合應(yīng)用
假如將甲乙兩個(gè)植物細(xì)胞分別放在蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液的濃度均比細(xì)胞液的濃度高，在顯微鏡下連續(xù)觀察，可以預(yù)測甲乙兩細(xì)胞的變化是（ ）
A. 甲乙兩細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，不發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原
B. 甲乙兩細(xì)胞都發(fā)生質(zhì)壁分離，但乙細(xì)胞很快發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原
C. 只有乙細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，但不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原
D. 甲乙兩細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，隨后都很快發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原
引導(dǎo)學(xué)生分析：蔗糖不能通過原生質(zhì)層；甘油和水能通過原生質(zhì)層，但甘油（自由擴(kuò)散）的擴(kuò)散速率慢于水（協(xié)助擴(kuò)散和自由擴(kuò)散）。開始時(shí)，蔗糖溶液和甘油溶液的濃度均高于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離。一段時(shí)間后，隨著甘油進(jìn)入細(xì)胞液的量增多，細(xì)胞液濃度升高，甘油溶液濃度降低，當(dāng)甘油溶液濃度低于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原；而蔗糖無法進(jìn)入細(xì)胞液，故無法發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。故答案為B。
進(jìn)一步拓展：如果外界溶液為HNO3溶液，則植物細(xì)胞將發(fā)生什么現(xiàn)象？
（六）總結(jié)歸納

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